喻凱

地鐵隧道盾構法施工中的地面沉降問題

研究

摘要：隨著時代不斷發展，地鐵交通已經成為人們出行的重要方式，相比于

傳統方式更具有優勢，促使人們享受便捷的服務。地鐵工程的不斷增加促使人們

對其施工的安全性、穩定性以及先進性提出全新的要求，靈活應用當前先進的盾

構法施工，有效的解決地面沉降問題，提升地面建筑結構的安全性，為人們提供

優質的服務。

關鍵詞：地鐵隧道；盾構法；地面沉降最有錢的明星

一、盾構法引起的地面沉降原理

1.隧道開挖破壞了地層穩定性

在地鐵隧道盾構施工中，我們要兼顧多個方面的影響因素，盾構施工包含了

多個操作環節，在對地層進行開挖的過程中，受外部作用力的影響，隧道外層的

物質會隨著內部向心力涌入到隧道中，彼此相互擠壓移動，對地層的穩定性影響

較大。隧道開挖后，地表土體結構會發生改變，特別是在使用盾構法施工中，對

應力的把控是比較嚴格的，如果應力波動幅度過大，那么隨著地層的移動和土體

的缺失，地層就會呈現一個不穩定波動，出現較多的土體隆起。土體被擠入盾尾

的空隙中，隧道向外擴充，如果壓降量沒有達到預期的標準，就會使得壓漿壓力

出現范圍性波動，導致盾尾坑道土體失衡，尤其是在水體含量不穩的地層，更容

易出現地面大幅度波動沉降問題。

2.土體穩定性降低

盾構施工中涉及的設備比較多，盾構設備的體積比較大，在運行的時候，會

對地層產生強烈的振動幅度，使土體結構受到破壞，盾構施工所形成的隧道周圍有一層空隙，空隙的存在使得水流流入到了隧道中，在盾構設備持續推進的過程

中，大量的水流進入到其中，空氣內部的水壓力逐漸降低，內部壓力的失衡導致

地面沉降現象的出現。盾構施工所產生的壓力比較

二、地鐵隧道盾構施工中地面沉降因素的闡述

在地鐵隧道施工中，通常都是運用美國科學家所推出的估算方法

對盾構法施工造成的地面沉降效應展開分析。

1.盾構深埋因素的闡述

造成地面沉降的主要影響因素就是盾構深埋，在軟土隧道開挖施工中，一般

盾構埋深應該將深度控制在6~10m比較合適。在盾構建設的過程中，相關系數通

過沉降槽的沉降量的計算為0.976。在進行計算時，盾構半徑參數一般會選擇

3.2m，地層損失常會選擇2%，穿越土層的選擇往往是粘土層。由計算可以得出，

寬度系數和盾構埋深的深度密切相關，隨著深度的增大而增大，地表沉降面積也

不斷增大。

2.地層損失率的闡述

經過發散性思維 分析地層損失，發現地面沉降受地層損失率的影響極大。同時有學者指

出，美國科學家提出的理論和公式不適用于地層損失率較大的隧道盾

構施工計算。因此，我們在計算過程中要與工程的實際情況相結合，將地層損失

率設置為1%~5%（取整），將盾構埋深為10m，穿越土層的數值與盾構半徑參數

不做改變（同3.1參數設置）。通過對計算結果分析，我們發現地層損失會影響

寬度系數，地層損失率的增加寬度系數會逐漸變小。然而，隨著地層損失率的增

加，沉降量會逐漸變快。

3.盾構穿越土層性質

地鐵隧道施工中，地下土層有砂土層、砂質粉土以及淤泥質粘性土等分類。

因此在軟土層的隧道開挖過程中由于土層性質不同，盾構施工穿越過程中引起的

地面沉降程度也不一致。相對于粘土層而言，在其他地鐵隧道盾構施工工藝不變

前提下，砂土層的沉降槽寬度系數相對會小一些，故其沉降量較大。假設地層損

失率設置為2%，盾構埋深設置為10m，盾構半徑仍舊選擇3.2m，經計算發現地面

沉降結果存在差異。在穿越粘土層時沉降槽寬度系數最大，其次是砂粉土，最后

是砂土層。因此，地面沉降范圍依次減小，沉降槽的沉降量依次增大。

4.盾構半徑

在不同的地鐵隧道施工過程中，盾構半徑的選擇也是不同的。通常情況下，

單圓和雙圓土壓平衡盾構半徑控制在6~6.5m范圍內比較合適，若是在跨江或跨

海的地鐵隧道工程中，盾構半徑就會要求大一些，一般在7~15m范圍。我們假設

單圓盾構、雙圓美女的英語 盾構、穿江盾構的半徑可設置為3m,4.5m,7.5m，盾構埋深設置為

10m，地層損失率設為2%。經過數值計算分析后發現，地面沉降的面積會隨著橫

向沉降槽的寬度系數的變化而變化，而寬度卷的詞語 系數又和盾構半徑息息相關，盾構半

徑越大，橫向沉降槽的寬度系數也越大，沉降的面積也就隨之增大。

三、地面沉降觀測方法

1.觀測儀器以及觀測要求

在地面沉降觀測中，主要使用的儀器有精密水準儀、鋼卷尺以及銦鋼水準尺。

線路沿線以及建筑物的地表沉降的數值與國家規定的誤差要控制在2mm左右，相

鄰點高度誤差控制在1mm左右。

2.沉降觀測頻率

在盾構過程中，沉降觀測頻率可以達到對地面沉降的有效控制，因此合理設

置沉降觀測頻率十分必要。通常情襪子用英語怎么說 況下，在對盾構機頭進行觀測時，最好分別在

早上和晚上在盾構機前面10～20m的區間進行觀測。同時，要根據隧道盾構施工

的進行度每天適當的增加沉降觀測次數，直到確保地鐵隧道施工現場周圍的土層

處于穩定狀醫生的職責和使命 態為止。除此之外，一旦監測發現地面沉降或者是地面隆起超過施工

標準時，再或是發現地面土層存在異常松動時，必須要實時地增加沉降監測范圍

以及監測頻率，避免施工故障發生。

3.沉降觀測點的布設

一般情況下，沿隧道中線上方的地面布設點距離需要控制在5m，并隔四個布

設點設置一個檢測橫斷面，每個斷面上要設置5個觀測點。在隧道的中線上設置

一個點，然后在其左右隔5m設置一個點。在軟土層或者埋深較淺的區域需要根

據隧道的埋深深度以及圍巖地質的條件對監測點和斷面進行加密。如果隧道上方

的路面為混凝土，在沉降觀測點的布設中主要采用兩種方式。①混凝土路面觀測

點布置，在路面部分沿著中線每隔20m布設一個觀測斷面，觀測點要布設在路面

上，從而測量路面的沉降量；②路面以下土層觀測點布設，為了能夠有效的防止

路面硬殼層的沉降測量誤差，造成路面虛空，需要通過混凝土路面在地層中打短

鋼筋的方式來布設觀測點，從而實現對地層沉降的監測。

四、治理措施

1.微擾動雙液注漿法

對于治理隧道沉降，經過科研工作者的努力，總結出了微擾動雙液注漿工藝。

微擾動雙液注漿法是根據隧道的預測曲線進行分區分階段的注漿措施，在隧道縱

向注漿實施少量多次的注漿，從而實現隧道抬升和穩固地層的作用。

2.采用聚氨酯和環氧樹脂材料堵漏

隧道接縫處的滲漏主要為接縫處滲水，隧道壁后注入聚氨酯材料，聚氨酯遇

水發泡，在隧道外壁形成一層隔水膜，阻止水流通過接縫進入隧道。當隧道滲漏

過于嚴重或堵漏效果不明顯時，可在隧道接縫處進行隔斷密封注漿。在隧道封頂

塊，宜采用剛性環氧樹脂材料，在封頂塊以下，宜采用彈性環氧樹脂材料。

3.加固措施

隧道結構產生裂縫或混凝土破碎時，要采取一定的加固措施。加固分為地層

加固和隧道結構加固。通過洞內注漿加固和地面注漿加固能夠穩固隧道結構周邊

的地層，為下一步的鋼板加固創造條件。洞內加固主要有張貼芳綸布加固和鋼板

環加固。芳綸布斷裂強度極高，在洞內裂縫較大部位，采用剛性材料張貼，能夠

阻止裂縫進一步發展，隨后在盾構環內采用鋼板加固，增強已變形隧道的承載能

力，能夠起到很好的效果。

結語

盾構法在地鐵隧道施工中的應用比較廣泛，且應用效果也比較理想，但不可

忽略的是因盾構施工引起的地面沉降。我們要進一步加強對盾構施工的研究，從

盾構施工引起的地面沉降機理入手，采用合適的預防措施降低其沉降危害。

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